Поляризаційні призми

ПОДВІЙНЕ ПРОМЕНЕЗАЛОМЛЕННЯ. ПОЛЯРОЇДИ.

При переході світлового променя з одного ІЗОТРОПНОГО середовища в інше в останньому спостерігається один заломлений промінь, напрям якого визначається за відомим законом заломлення

Якщо інше середовище АНІЗОТРОПНЕ, яким може бути деяке кристалічне тіло або скловидне тіло під механічною напругою, то в такому середовищі можуть виникати два різнозаломлені промені. Це явище так званого подвійного променезаломлення відкрив Е. Бартолін у 1669 р. Він помітив, що під час розгляду предметів через кристал ісландського шпату вони здаються роздвоєними.

Кристал ісландського шпату при нормальному розвитку має форму ромбоедра (рис. 5). Пряму АА, що проходить через вершини протилежних тілесних тупих кутів ромбоедра, і будь-яку іншу паралельну їй пряму називають оптичною віссю кристала. В напрямі оптичної осі природний промінь проходить без подвійного заломлення. Напрями оптичних осей у кристалах точно визначені, їх може бути не більше двох. Для спрощення викладу враховуватимемо лише одновісні кристали.

Площину, проведену через падаючий промінь, і оптичну вісь кристала, проведену через точку падіння променя на кристал, називають головним перерізом кристала відносно даного променя.

Якщо природний промінь попадає в кристал ісландського шпату під деяким кутом до його оптичної осі, то він розділяється на два по­вністю поляризовані промені із взаємно перпендикулярними площинами світлових коливань (рис. 6). Один з променів ВС, в якому світлові коливання перпендикулярні до головного перерізу кристала, поширюються в усіх напрямах з однаковою швидкістю. Цей промінь характеризується сталим показником заломлення п₀. Його називають звичайним променем. Другий промінь BD, в якому світлові коливання відбуваються в площині головного перерізу кристала, поширюється

кристалі в різних напрямах з різною швидкістю. Цей промінь характеризується в різних напрямах різними показниками заломлення п_е. Його називають незвичайним променем.

Рис. 5 Рис. 6

Є кристали, в яких υ_e < υ₀ (п_е > n₀). Це, наприклад, кварц. Їх називають додатними. Ті, в яких υ_e > υ₀ (n_e < п_о), наприклад, ісландський шпат, — називають від'ємними. В ісландському шпаті п_е змінюється від 1,658 в напрямі оптичної осі до 1,486 в напрямі, перпендикулярному до осі.

В ромбоедрі ісландського шпату звичайний і незвичайний промені мають однакову яскравість, якщо вони утворилися при падінні на грань пучка природного світла. Якщо пучок природного світла падає перпендикулярно до грані ісландського шпату, то звичайний промінь проходить через нього, не змінюючи напряму, а незвичайний відхиляється вбік. При обертанні ісландського шпату навколо падаючого променя звичайний промінь, що виходить з кристала, залишається нерухомим, а незвичайний обертається навколо звичайного. Це дає змогу розрізнити звичайний і незвичайний промені.

Прилади, за допомогою яких утворюється поляризоване світло, називають поляризаторами. Для них використовують так звані поляроїди та спеціальні поляризаційні призми.

Рис. 7. Призма Глана-Томпсона

Досконалим поляризатором є призма Ніколя або просто „ніколь”, що виготовляється з ісландського шпату. Найбільш уживаною тепер є її модифікація у вигляді призми Глана-Томсона (рис. 7). В останній (замість косого розміщення) торцеві грані паралельні оптичній осі кристала і розміщені нормально до осі симетрії призми, що виключає паралельне зміщення променя, який падає на призму, та дещо зменшує втрати інтенсивності світла внаслідок відбивання його на поверхнях призми.

Призма складається з двох частин, склеєних по діагональній площині канадським бальзамом, лляною олією, гліцерином або будь-якою іншою прозорою речовиною з показником заломлення близьким до середнього значення показників заломлення звичайного і незвичайного променів. Довжина її приблизно в 4 рази більша від ширини.

Падаючий промінь у призмі розділяється на два: звичайний о і незвичайний е. Звичайний промінь, досягаючи межі ісландського шпату (п₀ = 1,65) з канадським бальзамом, показник заломлення якого 1,54, зазнає повного внутрішнього відбивання, а потім поглинається зачорненою гранню АС. Показник заломлення ісландського шпату для незвичайного променя (п_е = 1,51) менший від показника заломлення бальзаму, тому незвичайний промінь проходить крізь усю призму.

На закінчення слід зазначити, що фізична суть поляризації світла і при проходженні його через кристал зводиться до взаємодії змінного електричного поля світлової хвилі із зарядженими частинками кристалічної решітки. Частинки решітки під дією електричного поля світлової хвилі зміщуються, утворюючи змінний поляризаційний струм. Так світлова енергія перетворюється в енергію поляризаційного струму, а остання – в енергію теплового руху частинок. Завдяки анізотропії кристала величина зміщень частинок решітки, а тому і сила поляризаційного струму в різних напрямах різні. Тому з усіх електричних коливань у природному промені з найменшими поглинаннями в кристалі будуть проходити тільки ті коливання, що відбуваються в напрямах мінімуму поляризаційного струму; до них звичайно належать і проекції на ці напрями решти коливань. Отже, якщо світло проходить крізь кристал, то електричні коливання в ньому відбуваються в якійсь одній площині, світло стає поляризованим. Кажуть ще, що кристал має певну площину пропускання світлових коливань.

Дата добавления: 2014-01-11